1、3.1 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 3.2 電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的反電勢和電壓平衡方程式 3.4 直流電動(dòng)機(jī)的使用 3.5 直流發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)的異同性 3.6 直流伺服電動(dòng)機(jī)及其控制方法 3.7 直流伺服電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性 3.8 直流伺服電動(dòng)機(jī)在過渡過程中的工作狀態(tài) 3.9 直流伺服電動(dòng)機(jī)的過渡過程 3.10 直流力矩電動(dòng)機(jī) 3.11 低慣量直流伺服電動(dòng)機(jī) 思考題與習(xí)題,第3章 直流伺服電動(dòng)機(jī),直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和直流測速發(fā)電機(jī)相同， 所不同的是電動(dòng)機(jī)的輸入為電壓信號(hào)， 輸出為轉(zhuǎn)速信號(hào)。 下面分析直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。 為簡明起見，仍采用具有4個(gè)槽的兩極電機(jī)模型, 如圖

2、2-3。在A、B兩電刷間加直流電壓時(shí)，電流便從B刷流入，A刷流出。N極下導(dǎo)體中的電流流出紙面， 用表示；S極下導(dǎo)體中的電流流入紙面， 用 表示， 見圖 3 - 1。,3.1 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理,圖 3 - 1 直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖,根據(jù)電磁學(xué)基本知識(shí)可知， 載流導(dǎo)體在磁場中要受到電磁力的作用。 如果導(dǎo)體在磁場中的長度為l, 其中流過的電流為i， 導(dǎo)體所在處的磁通密度為B， 那末導(dǎo)體受到的電磁力的值為 F=Bli (3 - 1) 式中， F的單位為牛頓(N)； B的單位為韋伯/米2(Wb/m2); l的單位為米(m); i的單位為安培(A)； 力F的方向用左手定則來確定。,據(jù)此，作出圖3-1中

3、N、S極下各根導(dǎo)體所受電磁力的方向， 如圖中箭頭所示。 電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩， 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子而使其旋轉(zhuǎn)。由于每個(gè)磁極下元件中電流方向不變， 故此轉(zhuǎn)矩方向恒定， 稱為直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。 如果電機(jī)軸上帶有負(fù)載， 它便輸出機(jī)械能，可見直流電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電氣裝置。 我們用同一個(gè)模型，既分析了直流發(fā)電機(jī)的工作原理， 又分析了直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。,可見直流電機(jī)是可逆的， 它根據(jù)不同的外界條件而處于不同的運(yùn)行狀態(tài)。 當(dāng)外力作用使其旋轉(zhuǎn)， 輸入機(jī)械能時(shí)， 電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)， 輸出電能； 當(dāng)在電刷兩端施加電壓輸入電能時(shí)， 電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)， 帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)輸出機(jī)械能。 事實(shí)上，

4、 發(fā)電機(jī)、 電動(dòng)機(jī)中所發(fā)生的物理現(xiàn)象在本質(zhì)上是一致的。 下面的分析將進(jìn)一步證明這一點(diǎn)。,3.2 電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩平衡方程式,3.2.1 電磁轉(zhuǎn)矩 式(3 - 1)寫出了磁極下一根載流導(dǎo)體所受到的電磁力。 此力作用在電樞外圓的切線方向， 產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為,式中， l為導(dǎo)體在磁場中的長度， 取電樞鐵心長度； Bx為導(dǎo)體所在處的氣隙磁通密度； ia為導(dǎo)體的電流； D為電樞直徑。 假設(shè)空氣隙中平均磁通密度為Bp， 電樞繞組總的導(dǎo)體數(shù)為N, 則電機(jī)轉(zhuǎn)子所受到的總轉(zhuǎn)矩為,(3 - 2),式中， Bp用每極總磁通表示， Bp=/(l), 其中為極距， =D/(2p), l為電樞鐵心長； 導(dǎo)體電流ia用電樞總電流I

5、a表示， ia=Ia/(2a), 其中a為并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。,或者寫成,(3 - 3),式中, ， 對(duì)已制成的電機(jī)而言， 它是一個(gè)常數(shù)。 若每極磁通的單位為Wb， 電樞電流Ia的單位為A時(shí)， 則電磁轉(zhuǎn)矩T的單位為Nm。 當(dāng)不變時(shí)， 電磁轉(zhuǎn)矩可寫成 T=KTIa 其中， KT=CT, 稱為轉(zhuǎn)矩系數(shù)。 我們知道， 感應(yīng)電勢計(jì)算式中的常數(shù) , 所以CT與Ce有如下關(guān)系：,(3 - 4),3.2.2 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡方程式 直流電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩作為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶著負(fù)載勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩必定與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，但電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩是否就是電磁轉(zhuǎn)矩呢? 不是的。因?yàn)殡姍C(jī)本身的機(jī)械摩擦(例

6、如軸承的摩擦、電刷和換向器的摩擦等)和電樞鐵心中的渦流、 磁滯損耗都要引起阻轉(zhuǎn)矩， 此阻轉(zhuǎn)矩用T0表示。 這樣， 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩T2便等于電磁轉(zhuǎn)矩T減去電機(jī)本身的阻轉(zhuǎn)矩T0。 所以， 當(dāng)電機(jī)克服負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩TL勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)， 則有 T2=T-T0=TL (3 - 5),式(3 - 5)表明， 當(dāng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)， 其輸出轉(zhuǎn)矩的大小由負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩決定。 或者說， 當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩時(shí)， 電機(jī)達(dá)到勻速旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定狀態(tài)。 式(3 - 5)稱為電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩平衡方程式。 把電機(jī)本身的阻轉(zhuǎn)矩和負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩合在一起叫做總阻轉(zhuǎn)矩Ts， 即 Ts=T0+TL 則轉(zhuǎn)矩平衡方程式可寫成 T=Ts (3 - 6),

7、它表示在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)， 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)軸上的總阻轉(zhuǎn)矩相互平衡。 實(shí)際上， 電動(dòng)機(jī)經(jīng)常運(yùn)行在轉(zhuǎn)速變化的情況下， 例如啟動(dòng)、 停轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)等， 因此必須討論轉(zhuǎn)速改變時(shí)的轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系。 當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變時(shí)， 由于電機(jī)及負(fù)載具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 將產(chǎn)生慣性轉(zhuǎn)矩Tj,其中, J是負(fù)載和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量; 是電動(dòng)機(jī)的角速度； 是電動(dòng)機(jī)的角加速度。 這時(shí)， 電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩平衡方程式為,或,(3 - 7),3.2.3 發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 圖 3 - 2 是直流電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的示意圖。 假定在外轉(zhuǎn)矩T1的作用下， 電機(jī)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)， 此時(shí)電樞導(dǎo)體感應(yīng)電勢e的方向如圖所示( 或)。 當(dāng)電刷兩端接上

8、負(fù)載后， 導(dǎo)體中便有電流ia流過， ia的方向和電勢e的方向相同。,圖 3 - 2 直流電機(jī)在發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的示意圖,由于載流導(dǎo)體在磁場中要受到電磁力，因此電機(jī)電樞便受到一個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩T， 由圖3-2可知，電磁轉(zhuǎn)矩T和外轉(zhuǎn)矩T1方向相反， 也與轉(zhuǎn)速n方向相反，所以電磁轉(zhuǎn)矩T為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 外轉(zhuǎn)矩T1克服電磁轉(zhuǎn)矩T做功， 把機(jī)械能變成電能。,很顯然， 輸入轉(zhuǎn)矩T1并不能全部轉(zhuǎn)化成電磁轉(zhuǎn)矩。 直流發(fā)電機(jī)同樣有機(jī)械摩擦， 電樞旋轉(zhuǎn)后鐵心中也會(huì)產(chǎn)生磁滯、 渦流損耗。 所以， 要使電機(jī)以某一速度旋轉(zhuǎn)， 輸入轉(zhuǎn)矩T1必須先克服電機(jī)本身的阻轉(zhuǎn)矩T0。 其轉(zhuǎn)矩平衡方程式為 T=T1-T0 或 T1=T+T0 (

9、3 - 8),3.3 直流電動(dòng)機(jī)的反電勢和電壓平衡方程式,3.3.1 電樞繞組中的反電勢 電流通過電樞繞組產(chǎn)生電磁力及電磁轉(zhuǎn)矩， 這僅僅是電磁現(xiàn)象的一個(gè)方面； 另一方面， 當(dāng)電樞在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下一旦轉(zhuǎn)動(dòng)以后， 電樞導(dǎo)體還要切割磁力線， 產(chǎn)生感應(yīng)電勢。 現(xiàn)通過直流電動(dòng)機(jī)的示意圖圖 3 - 3 進(jìn)行說明。 圖中大圓表示電樞， 大圓外側(cè)上的、 表示電樞導(dǎo)體的電流方向。 假定在N極下， 導(dǎo)體的電流方向由紙面指向讀者，,圖 3 - 3 直流電動(dòng)機(jī)的示意圖,用表示； 在S極下， 導(dǎo)體的電流方向由讀者指向紙面， 則用表示。根據(jù)左手定則， 便可以確定電磁力F的方向， 因而就可以確定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向， 如圖

10、3- 3 所示。,因?qū)w運(yùn)動(dòng)時(shí)要切割磁力線，所以導(dǎo)體中還產(chǎn)生感應(yīng)電勢e, 其方向由右手定則確定，并用大圓內(nèi)側(cè)上的或表示。由圖3-3可知，感應(yīng)電勢的方向與電流方向相反，它有阻止電流流入電樞繞組的作用， 因此電動(dòng)機(jī)中的感應(yīng)電勢是一種反電勢。 雖然直流電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電勢的作用與直流發(fā)電機(jī)不同， 但電樞導(dǎo)體切割磁通， 產(chǎn)生感應(yīng)電勢的情形完全一樣。 所以電動(dòng)機(jī)電刷兩端感應(yīng)電勢Ea的公式也相同， 即 Ea=Cen 式中， n為電樞轉(zhuǎn)速； 為每極總磁通。,3.3.2 電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程式 為了列出電壓平衡方程式，需先作圖以表示電動(dòng)機(jī)各個(gè)電量的方向，見圖 3-4。由于電動(dòng)機(jī)作為電源的負(fù)載， 所以從電樞回路的外部

11、來看， 電動(dòng)機(jī)端電壓Ua和電樞電流Ia的方向一致， Ea為反電勢， 所以Ea與電流Ia方向相反。 與直流發(fā)電機(jī)一樣，電樞內(nèi)阻Ra包括電樞繞組的電阻以及電刷和換向器之間的接觸電阻， Ra在圖中不再表示。 勵(lì)磁電壓Uf為恒值。,圖 3 - 4 直流電動(dòng)機(jī)的電樞回路,根據(jù)回路定律列出回路方程， 即 IaRa-Ua=-Ea 移項(xiàng)后得 Ua=Ea+IaRa (3 - 9) 式(3 - 9)稱為直流電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程式。 它表示外加電壓與反電勢及電樞內(nèi)阻壓降相平衡。 或者說， 外加電壓一部分用來抵消反電勢， 一部分消耗在電樞內(nèi)阻壓降上。,如果把Ea=Cen代入式(3 - 9)， 便可得出電樞電流Ia的表

12、示式:,(3 - 10),由式(3 - 10)可知， 直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流不僅取決 于外加電壓和本身的內(nèi)阻， 而且還取決于與轉(zhuǎn)速成正比 的反電勢(當(dāng)=常數(shù)時(shí))。,我們把式(3 - 10)變換成,(3 - 11),當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL減小時(shí)， 根據(jù)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩平衡方程式， 電磁轉(zhuǎn)矩T也減小。 因?yàn)榇磐槌?shù)， 電磁轉(zhuǎn)矩T與電樞電流Ia成正比， 因而隨著電磁轉(zhuǎn)矩T的減小， 電樞電流Ia也相應(yīng)減小。 由式(3 - 11)可知， 當(dāng)Ua , 不變時(shí)，Ia減小將導(dǎo)致n增加。同理，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL增大時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T也增加，電樞電流Ia也相應(yīng)增大， 這時(shí)轉(zhuǎn)速n便下降。 用以下符號(hào)表示它們之間的變化關(guān)系： TLTIan;

13、 TLTIan。,3.4 直流電動(dòng)機(jī)的使用,3.4.1 直流電動(dòng)機(jī)的額定值 電機(jī)制造廠根據(jù)國家或部頒標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種型號(hào)的直流電動(dòng)機(jī)的使用條件和運(yùn)行狀態(tài)都作了一些規(guī)定。 凡符合使用條件， 達(dá)到額定工作狀態(tài)的運(yùn)行稱為額定運(yùn)行。 表示電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的電壓、 電流、 功率、 轉(zhuǎn)速等量的數(shù)值稱為電動(dòng)機(jī)的額定值。 額定值一般寫在電動(dòng)機(jī)的銘牌上， 因此， 額定值有時(shí)也稱為銘牌值。,直流電動(dòng)機(jī)在銘牌上標(biāo)明的額定值有： 額定功率Pn(W)、 額定電壓Un()、 額定電流In(A)、 額定轉(zhuǎn)速nn(r/min)以及定額。 電動(dòng)機(jī)的額定值表示了電動(dòng)機(jī)的主要性能數(shù)據(jù)和使用條件， 是選用和使用電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。 如果不了

14、解這些額定值的含義， 使用方法不對(duì)， 就有可能使電動(dòng)機(jī)性能變壞， 甚至損壞電機(jī)， 或者不能充分利用。 下面分別介紹幾個(gè)主要額定值的含義。,1. 額定功率Pn 額定功率指直流電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)， 其軸上輸出的機(jī)械功率， 單位為瓦特(W)。 2. 額定電壓Un 額定電壓是指在額定運(yùn)行情況下， 直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組應(yīng)加的電壓值， 其單位為伏特(V)。,3. 額定電流In 額定電流是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下， 負(fù)載達(dá)到額定功率時(shí)的電樞電流和勵(lì)磁電流值， 其單位為安培(A)。 對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī)， 其額定電流就是電機(jī)長期安全運(yùn)行的最大電流。 短期超過額定電流是允許的， 但長期超過額定電流將會(huì)

15、使電機(jī)繞組和換向器損壞。,4. 額定轉(zhuǎn)速nn 額定轉(zhuǎn)速是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定功率時(shí)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)， 其單位為轉(zhuǎn)/分(r/min)。 5. 定額 按電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間， 定額分為“連續(xù)”、 “短時(shí)”和“斷續(xù)”三種。 “連續(xù)”表示這臺(tái)電機(jī)可以按各項(xiàng)額定值連續(xù)運(yùn)行； “短時(shí)”表示按額定值只能在規(guī)定的工作時(shí)間內(nèi)短時(shí)使用； “斷續(xù)”表示短時(shí)重復(fù)運(yùn)行。,6. 額定轉(zhuǎn)矩T2n 額定轉(zhuǎn)矩是額定電壓和額定功率時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩， 其單位為牛米(Nm)。在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩是一項(xiàng)重要的指標(biāo)， 一般在銘牌上并不標(biāo)出。 但是可以由電動(dòng)機(jī)的額定功率Pn和額定轉(zhuǎn)速nn計(jì)算得到。 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率P2等于它的

16、輸出轉(zhuǎn)矩T2乘以旋轉(zhuǎn)的角速度， 即 P2=T2 (3 - 12),所以輸出轉(zhuǎn)矩,(3 - 13),式中， P2的單位為W; T2的單位為Nm; 的單位為rad/s。,實(shí)用上， 銘牌上給出的數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)速n, 而不是角速度， 應(yīng)把轉(zhuǎn)換成n， n與的關(guān)系為,(3 - 14),把式(3 - 14)代入式(3 - 13)， 則得到轉(zhuǎn)矩計(jì)算式：,如把銘牌上的額定功率Pn和額定轉(zhuǎn)速nn的數(shù)據(jù)代入， 便得到額定轉(zhuǎn)矩值：,(3 - 15),(3 - 16),3.4.2 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)過渡到穩(wěn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程叫啟動(dòng)過程。 對(duì)于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能， 有以下幾點(diǎn)要求： (1) 啟動(dòng)時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩要大， 以利于

17、克服啟動(dòng)時(shí)的阻轉(zhuǎn)矩， 包括總阻轉(zhuǎn)矩Ts和慣性轉(zhuǎn)矩 ； (2) 啟動(dòng)時(shí)電樞電流不要太大；,(3) 要求電動(dòng)機(jī)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和在加速過程中保持足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩，以利于縮短啟動(dòng)時(shí)間。 在啟動(dòng)的最初瞬間，因?yàn)檗D(zhuǎn)速n=0，反電勢Ea=0， 故電動(dòng)機(jī)的端電壓Ua全部降落在電樞電阻Ra上， 此時(shí)的電樞電流 稱為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流初始值。,(3 - 17),對(duì)于功率為幾千瓦的動(dòng)力用直流電動(dòng)機(jī)， 其啟動(dòng)電流初始值將達(dá)到正常運(yùn)行時(shí)允許電流值的十幾倍， 由于啟動(dòng)電流過大，使電動(dòng)機(jī)的過電流保護(hù)裝置動(dòng)作， 切斷電源， 以致不能啟動(dòng)；而且很大的啟動(dòng)電流導(dǎo)致很大的線路壓降，以致影響電源上的其他用戶， 因此啟動(dòng)電流不容許太大

18、。一般均采用電樞回路串聯(lián)電阻的辦法來限制啟動(dòng)電流(見圖 3 -5)， 但也不能限制得過小， 以致于過多地影響啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 故一般把啟動(dòng)電流限制在允許電流值的 1.52 倍以內(nèi)。,圖 3 - 5 電樞回路串聯(lián)啟動(dòng)電阻,3.4.3 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法 某些場合往往要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)， 例如電車、 機(jī)床、 吊車等， 調(diào)速范圍根據(jù)負(fù)載的要求而定。 由式(3 - 11):,可以看出， 調(diào)速可以有 3 種方法：,(1) 改變電機(jī)端電壓Ua, 即改變電樞電源電壓； (2) 在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻Rtj , 見圖3 - 6。 此時(shí)的轉(zhuǎn)速公式為,(3 - 18),(3) 改變磁通， 即改變勵(lì)磁回路的

19、調(diào)節(jié)電阻Rfj 以 改變勵(lì)磁電流If。,圖3 6 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)整,1. 改變電機(jī)端電壓Ua 設(shè)一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)原來運(yùn)行情況為： 電機(jī)端電壓Ua=110 V, Ea=90 V， Ra=20 ，Ia=1 A, n=3000 r/min。 如電源電壓降低一半， 而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變， 轉(zhuǎn)速將降低到原來的百分之幾?,根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡方程式， 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)， 電磁轉(zhuǎn)矩T=CTIa不變； 又If不變， 不變， 所以電樞電流Ia也不變。 再由電動(dòng)機(jī)電壓平衡方程式Ea=Ua-IaRa可以看出， 由于IaRa不變， 感應(yīng)電勢Ea將隨Ua的降低而減??； 又不變， 故轉(zhuǎn)速要相應(yīng)減小。 若電壓改變后的感應(yīng)電勢、 轉(zhuǎn)速、 電

20、流用Ea、 n、 Ia表示， 則Ua=55 V時(shí)的轉(zhuǎn)速對(duì)原來的轉(zhuǎn)速之比為,即轉(zhuǎn)速降低到原來的 39%。,同樣可以分析， 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)， 如將電機(jī)端電壓Ua升高， 則轉(zhuǎn)速上升， 所以改變電源電壓可以調(diào)速。 電機(jī)端電壓Ua和轉(zhuǎn)速n的關(guān)系表示如下： Uan Uan 這種方法的調(diào)速范圍很大， 但需要附加調(diào)壓設(shè)備。,2. 改變電樞回路的調(diào)節(jié)電阻Rtj 設(shè)一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)原來運(yùn)行情況為： 電機(jī)端電壓Ua=220 V, Ea=210 V，Ra=1 ， Ia=10 A, n=1500 r/min。 今在電樞回路中串電阻降低轉(zhuǎn)速， 設(shè)Rtj =10 并設(shè)轉(zhuǎn)速降低后負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變， 這時(shí)轉(zhuǎn)速將降低到原來的百分之幾

21、?,根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡方程式， 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)， 電磁轉(zhuǎn)矩不變； 加上勵(lì)磁電流If不變， 磁通不變， 所以電樞電流Ia也不變， 故Ia=Ia=10 A。 電樞回路串電阻Rtj 后， 電阻壓降增為Ia(Ra+Rtj )。 當(dāng)端電壓Ua維持不變時(shí)， 感應(yīng)電勢Ea=Ua-Ia(Ra+Rtj )相應(yīng)減小， 轉(zhuǎn)速亦隨之降低。 電樞回路串入10 電阻后的轉(zhuǎn)速對(duì)原來的轉(zhuǎn)速之比為,即轉(zhuǎn)速降低到原來的 52.3%。,同樣可以分析， 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)， 如將串聯(lián)電阻Rtj 減小， 轉(zhuǎn)速將升高。 可用符號(hào)表示為 Rtj n Rtj n,3. 改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻Rfj 設(shè)一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)原來運(yùn)行情況為： Ua=110 V

22、, Ea=90 V， Ra=20 ， Ia=1 A, n=3000 r/min。 為了提高轉(zhuǎn)速，把勵(lì)磁回路的調(diào)節(jié)電阻Rfj 增加， 使減小10%， 如負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變， 問轉(zhuǎn)速如何變化?,根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡方程式， 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)， 電磁轉(zhuǎn)矩T亦不變。 今減小 10， 即=0.9, 所以Ia應(yīng)增加， 以維持電磁轉(zhuǎn)矩不變， Ia=Ia(/)=1(1/0.9)=1.11 A， 根據(jù)電壓平衡方程式Ea=Ua-IaRa， 由于Ia增加， 所以Ea減小。 n=Ea/(Ce), 今Ea、 均減小， 那末n究竟如何變化呢? 此時(shí)應(yīng)該分析一下， Ea和Ce哪一個(gè)變化大?通常， 電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 其電壓平衡方程式中Ea

23、要比IaRa大得多， 也就是說端電壓的大部分是用來平衡反電勢的， 因此， 由于IaRa變化所引起的Ea的變化是很小的。 例如本例中， Ua=110 V， 當(dāng)IaRa=20 V時(shí)， Ea=90 V， 當(dāng)IaRa=22 V時(shí)， Ea=88 V， 電阻壓降變化了 10%， 但反電勢只變化了 2%左右。,所以當(dāng)磁通減少時(shí)， 其轉(zhuǎn)速n=Ea/(Ce)中的分子比分母減小得少， 因此轉(zhuǎn)速n增加。 勵(lì)磁回路電阻增加后的轉(zhuǎn)速對(duì)原來的轉(zhuǎn)速之比為,即轉(zhuǎn)速增加了8%。,同樣可以分析， 當(dāng)磁通增加時(shí)， 轉(zhuǎn)速必減小， 可用符號(hào)表示為 Rjn Rjn 一般來說， 勵(lì)磁電流只有電樞額定電流的百分之幾， 所以調(diào)節(jié)電阻的容量小，

24、 銅耗也小， 而且容易控制。 但勵(lì)磁回路電感比電樞回路大， 電氣時(shí)間常數(shù)較大， 調(diào)速的快速性較差。 此外， 勵(lì)磁回路串電阻后只能使勵(lì)磁電流減小， 所以只能將轉(zhuǎn)速調(diào)高。,在要求調(diào)速范圍很大的場合， 上述幾種方法總是同時(shí)兼用的。 當(dāng)電源電壓可調(diào)時(shí)， 則利用降低電源電壓使轉(zhuǎn)速降低， 利用增加勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻使轉(zhuǎn)速增高。 當(dāng)電源電壓恒定時(shí)， 則利用增加電樞回路調(diào)節(jié)電阻使轉(zhuǎn)速降低， 利用增加勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻使轉(zhuǎn)速升高。,3.4.4 改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的方法 要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向， 必須改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。 根據(jù)左手定則可知， 改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向有兩種方法： (1) 改變磁通的方向見圖 3 - 7(b); (2

25、) 改變電樞電流的方向見圖 3 - 7(c)。 請(qǐng)注意： 如果磁通、 電樞電流方向均變， 則電磁轉(zhuǎn)矩方向不變見圖 3 - 7(d)。 所以要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向， 必須單獨(dú)改變電樞電流的方向或單獨(dú)改變勵(lì)磁電流的方向。,圖 3 - 7 電磁轉(zhuǎn)矩的方向,3.4.5 使用中必須注意的問題 1. 啟動(dòng)時(shí)要使勵(lì)磁磁通最大 為了獲得大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 啟動(dòng)時(shí)， 勵(lì)磁磁通應(yīng)為最大。 因此啟動(dòng)時(shí)， 勵(lì)磁回路的調(diào)節(jié)電阻必須短接， 并在勵(lì)磁繞組兩端加上額定勵(lì)磁電壓。 對(duì)于并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)(勵(lì)磁支路和電樞支路并聯(lián)在電源上)應(yīng)按圖 3 - 8 接線(啟動(dòng)前啟動(dòng)電阻Rs可斷開)。但在實(shí)際使用時(shí)， 常常會(huì)發(fā)生如圖 3 - 9 所示

26、的錯(cuò)誤接法。,圖 3 - 8 直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)線路,圖 3 - 9 啟動(dòng)線路的錯(cuò)誤接法,這種情況下， 啟動(dòng)電阻作用將不顯著。 因?yàn)楫?dāng)啟動(dòng)電阻較大時(shí)， 由于電樞電流Ia和勵(lì)磁磁通均被限制得很小， 所以啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩很小而啟動(dòng)不了。 只有啟動(dòng)電阻減小到一定程度之后， 當(dāng)Ia , 的乘積達(dá)到最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩所要求的值時(shí)方能啟動(dòng)。 由于這時(shí)的磁通要比按圖 3 - 8 接線時(shí)的磁通小得多，故啟動(dòng)過程長， 繞組中長時(shí)間流過很大電流。 因此在直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之前， 必須檢查勵(lì)磁回路有無電流， 電流是否接近額定值， 然后在電樞繞組上加電壓啟動(dòng)。,2. 切勿使勵(lì)磁回路斷開 如果啟動(dòng)前勵(lì)磁回路已斷開， 則電機(jī)不能啟動(dòng)。 如果在

27、運(yùn)轉(zhuǎn)過程中斷開， 則將發(fā)生危險(xiǎn)的事故。 現(xiàn)舉例說明如下： 設(shè)一臺(tái)S-261 直流電動(dòng)機(jī)，其電樞電壓Ua=110 V， Ra=50 ，空載時(shí)的電樞電流Ia0 =0.062 A，負(fù)載后， 當(dāng)Ia=0.4 A時(shí)其轉(zhuǎn)速n=3600 r/min。 若勵(lì)磁回路斷開后剩磁下降為正常磁通的 0.04， 問勵(lì)磁回路斷開后將會(huì)產(chǎn)生什么后果?,1) 當(dāng)電機(jī)加負(fù)載時(shí)(設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變) 根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系， 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)， 電磁轉(zhuǎn)矩也應(yīng)不變， 故勵(lì)磁回路斷開前后的電磁轉(zhuǎn)矩應(yīng)不變， 即 T=CTIa=CTIa 這樣， 勵(lì)磁回路斷開后的電樞電流應(yīng)為,它小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩所需的電流(小于10 A)， 電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 因而

28、電機(jī)停轉(zhuǎn)。 此時(shí)電機(jī)雖有電磁轉(zhuǎn)矩， 但帶不動(dòng)負(fù)載而被卡住， 這種情況稱為堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。 電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的電樞電流稱為堵轉(zhuǎn)電流。 堵轉(zhuǎn)電流Ia=Ua/Ra， 其值與啟動(dòng)電流的初始值相等。 電動(dòng)機(jī)在堵轉(zhuǎn)情況下長期通過堵轉(zhuǎn)電流是不允許的。 因?yàn)椋?此時(shí)電樞電流很大， 加上通風(fēng)條件又差， 將使電機(jī)繞組過熱而損壞。,但這臺(tái)電機(jī)所能產(chǎn)生的最大電樞電流為,2) 當(dāng)電機(jī)空載時(shí) 空載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩等于電機(jī)本身的阻轉(zhuǎn)矩T0。 由于T0基本不變， 所以空載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩也近似不變。 因此勵(lì)磁回路斷開前后電磁轉(zhuǎn)矩應(yīng)相等， 即 CTIa0 =CTIa0 這樣， 勵(lì)磁回路斷開后的空載電樞電流,勵(lì)磁回路斷開后的轉(zhuǎn)速對(duì)斷開前的負(fù)載轉(zhuǎn)速

29、之比為,即電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=9n3600=32 400 r/min。 但實(shí)際上電機(jī)并不能達(dá)到這樣高的轉(zhuǎn)速， 因?yàn)橹荒茉谝欢ǖ霓D(zhuǎn)速范圍內(nèi)， 電機(jī)本身的阻轉(zhuǎn)矩可以看成是一個(gè)常數(shù)， 例如在幾千轉(zhuǎn)每分附近， T0可近似看成不變。 當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到幾萬每分時(shí)， 由于軸承摩擦、 空氣阻力以及鐵心損耗等劇烈上升， 電機(jī)本身的阻轉(zhuǎn)矩亦隨著上升， 因此轉(zhuǎn)速達(dá)不到上述的數(shù)值。但是轉(zhuǎn)速仍然大大超過額定值， 發(fā)出尖銳的噪聲， 這種事故稱作“飛車”。 “飛車”不僅使電機(jī)受到很大的機(jī)械損傷(特別是換向器)， 而且由于電樞電流大大超過額定值而使電機(jī)繞組和換向器損壞。,3.5直流發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)的異同性,3.5.1直流電機(jī)的運(yùn)行條

30、件及內(nèi)部電磁規(guī)律 到目前為止， 我們已經(jīng)分析了直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件及內(nèi)部電磁規(guī)律， 為揭示其中的普遍性和特殊性， 在此作一對(duì)比分析。 直流發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能(或轉(zhuǎn)速信號(hào))轉(zhuǎn)換成電能(或電信號(hào))的旋轉(zhuǎn)機(jī)械， 而直流電動(dòng)機(jī)是將電能(或電信號(hào))轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(或轉(zhuǎn)速信號(hào))的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。,直流電機(jī)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這種轉(zhuǎn)換， 主要是由它們內(nèi)部的電磁規(guī)律所決定的。 電、磁作用是電機(jī)中最基本的規(guī)律， 表現(xiàn)在電樞繞組的載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁轉(zhuǎn)矩和導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢這兩個(gè)方面。 直流電機(jī)和運(yùn)行條件的聯(lián)系也有兩個(gè)方面： 一方面和輸入能量的信號(hào)源相聯(lián)系； 另一方面和所供給的負(fù)載（信號(hào)）相聯(lián)系。對(duì)于發(fā)

31、電機(jī)，其輸入能量為轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械能（輸入機(jī)械轉(zhuǎn)速信號(hào)），輸出為負(fù)載上消耗的電能（輸出電信號(hào)）； 對(duì)于電動(dòng)機(jī)，其輸入能量為電樞電源供給的電能（輸入電信號(hào)），輸出為轉(zhuǎn)軸上機(jī)械負(fù)載消耗的機(jī)械能（輸出機(jī)械轉(zhuǎn)速信號(hào)）。這些聯(lián)系表現(xiàn)在電壓平衡方程式和轉(zhuǎn)矩平衡方程式上。,必須注意， 在直流電機(jī)中， 上述的兩個(gè)作用和兩個(gè)平衡同時(shí)存在， 具體表現(xiàn)在下面的四個(gè)關(guān)系式同時(shí)存在。 這四個(gè)關(guān)系式是：,Ea=Cen T=CTIa Ua=Ea-IaRa(發(fā)電機(jī)); Ua=Ea+IaRa(電動(dòng)機(jī)) T1=T+T0(發(fā)電機(jī)）；T=T2+T0（電動(dòng)機(jī)),在分析直流電機(jī)的特性和性能時(shí)， 就是利用上述四個(gè)關(guān)系式找出相應(yīng)的表達(dá)式。 例如

32、， 在第2章分析直流測速發(fā)電機(jī)時(shí)， 就是利用了直流發(fā)電機(jī)的電壓平衡方程以及輸出電壓與負(fù)載電阻的關(guān)系式（歐姆定律）， 推導(dǎo)出了其輸出電壓隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系式， 即輸出特性； 在3.4節(jié)分析直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能時(shí)， 也是由直流電動(dòng)機(jī)四個(gè)關(guān)系式中的電壓平衡方程式及電勢公式推得,并依此式討論了直流電動(dòng)機(jī)的三種調(diào)速方法。,3.5.2直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的異同性 以上籠統(tǒng)分析了直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件及內(nèi)部電磁規(guī)律的普遍性和特殊性， 掌握直流電機(jī)這兩種運(yùn)行狀態(tài)的共性和個(gè)性，不僅有利于我們掌握直流電機(jī)中最基本的電磁規(guī)律，而且直流伺服電動(dòng)機(jī)在動(dòng)態(tài)過程中也常常發(fā)生這兩種運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。 因此， 為充分理解其異同

33、性， 就很有必要對(duì)這兩種運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行歸納和比較。 從前述分析得出以下三點(diǎn)。 （1） 直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)是直流電機(jī)在不同的外界條件下的兩種不同的運(yùn)行狀態(tài)， 即發(fā)電機(jī)狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)狀態(tài)， 它們的輸入量和輸出量是相互倒置的。 如表31所示。,表31直流發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)對(duì)照表,（2） 發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中都存在感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩， 而且感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式相同，即Ea=Cen，T=CTIa ，但Ea和T在兩種運(yùn)行狀態(tài)中的作用卻相反。比較如下： 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài) T制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Ea和Ia方向相同 Ea和Ia方向相反 Ea為正電勢 Ea為反電勢,（3） 發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中都同時(shí)存在

34、電壓平衡和轉(zhuǎn)矩平衡這兩種平衡關(guān)系， 其中電壓平衡方程式反映了直流電機(jī)和外電源或外電路的聯(lián)系， 轉(zhuǎn)矩平衡方程式反映了直流電機(jī)和外部機(jī)械的聯(lián)系， 但這兩種平衡關(guān)系在兩種運(yùn)行狀態(tài)中卻不同。 比較如下： 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài) Ua=Ea-IaRaUa=Ea+IaRa (EaUa)(UaEa) T1=T+T0T2=T-T0 (T1為輸入轉(zhuǎn)矩)(T2為輸出轉(zhuǎn)矩),3.6 直流伺服電動(dòng)機(jī)及其控制方法,3.6.1 直流伺服電動(dòng)機(jī)的分類 直流伺服電動(dòng)機(jī)與直流測速發(fā)電機(jī)一樣，有永磁式和電磁式兩種基本結(jié)構(gòu)類型。電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式不同又分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種；永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)也可看作

35、是一種他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)。,3.6.2 控制方法 根據(jù)3.4節(jié)的分析，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL不變，勵(lì)磁磁通不變時(shí)，升高電樞電壓Ua，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就升高，反之，降低電樞電壓Ua, 轉(zhuǎn)速就下降。 在Ua=0 時(shí)， 電機(jī)則不轉(zhuǎn)。 當(dāng)電樞電壓的極性改變時(shí)， 電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 因此， 可以把電樞電壓作為控制信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。,電樞電壓Ua控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的物理過程如下：開始時(shí)， 電動(dòng)機(jī)所加的電樞電壓為Ua1 ， 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n1， 產(chǎn)生的反電勢為Ea1 ， 電樞中的電流為Ia1 ， 根據(jù)電壓平衡方程式， 則 Ua1 =Ea1 +Ia1 Ra=Cen1+Ia1Ra (3 - 19) 這時(shí)， 電動(dòng)機(jī)產(chǎn)

36、生的電磁轉(zhuǎn)矩T=CTIa1 。 由于電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)， 電磁轉(zhuǎn)矩T和電動(dòng)機(jī)軸上的總阻矩Ts相平衡， 即T1=Ts。,如果保持電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL不變， 也即阻轉(zhuǎn)矩Ts不變， 而把電樞電壓升高到Ua2 , 起初， 由于電動(dòng)機(jī)有慣性， 轉(zhuǎn)速不能馬上跟上而仍為n1， 因而反電勢仍為Ea1 。 由于Ua1 升高到Ua2 而Ea1 不變， 為了保持電壓平衡， Ia1 應(yīng)增加到Ia， 因此電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)由T增加到T， 此時(shí)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩大于總阻轉(zhuǎn)矩Ts， 使電動(dòng)機(jī)得到加速。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升， 反電勢Ea增加。 為了保持電壓平衡關(guān)系， 電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩都要下降， 直到電樞電流恢復(fù)到原來的數(shù)值，使電磁轉(zhuǎn)

37、矩和總阻轉(zhuǎn)矩重新平衡時(shí)， 才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 但這是一個(gè)更高轉(zhuǎn)速n2時(shí)的新的平衡狀態(tài)。 這就是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n隨電樞電壓Ua升高而升高的物理過程。,為了清晰起見， 可把這個(gè)過程用下列符號(hào)表示： 當(dāng)Ts、 不變時(shí)，,Ua,(由于n來不及變， Ea暫不變),IaT,(由于Ts不變),n,EaIaT,(當(dāng)T=Ts時(shí)達(dá)到穩(wěn)定),n2,用相同的方法可以分析電樞電壓Ua降低時(shí)， 轉(zhuǎn)速 n的下降過程。,了解電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨電樞電壓變化的物理過程， 有助于分析和理解伺服電動(dòng)機(jī)在控制系統(tǒng)中工作時(shí)的特性， 但這僅僅是定性的分析。 要作出定量的分析， 必須找出電樞的電壓Ua、 轉(zhuǎn)速n以及電磁轉(zhuǎn)矩T三者之間的定量關(guān)系， 現(xiàn)推導(dǎo)

38、如下： 由式(3 - 3)得到,把它代入式(3 - 9), 并考慮到Ea=Cen， 則得,移項(xiàng)后， 得到,(3 - 20),式中， T為電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩。 在穩(wěn)態(tài)時(shí)， 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與軸上的阻轉(zhuǎn)矩相平衡， 即T=Ts。 所以穩(wěn)態(tài)時(shí)， 上式可以寫成,(3 - 21),當(dāng)電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載下， 并保持勵(lì)磁電壓不變時(shí)(即不變)， 上式右面各個(gè)量中，除了電樞電壓Ua外， 其余都是常數(shù)。 因此， 式(3 - 21)表示了電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載下， 轉(zhuǎn)速n和電樞電壓Ua的關(guān)系。 關(guān)于這種關(guān)系的詳細(xì)分析將在下一節(jié)進(jìn)行。,3.7 直流伺服電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性,3.7.1 機(jī)械特性 先以第1章緒論中所述的天線控制系統(tǒng)

39、中的直流電動(dòng)機(jī)為例來說明什么是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。設(shè)開始時(shí)天線在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下跟蹤飛機(jī)勻速旋轉(zhuǎn)，如圖3-10 所示。,圖 3 - 10 天線控制系統(tǒng),這時(shí)， 電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)是： 放大器加在電樞上的電壓為Ua， 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為T, 轉(zhuǎn)速為n， 勵(lì)磁電壓Uf固定不變。 如果刮起一陣大風(fēng)， 使天線受到的阻力增大， 電動(dòng)機(jī)軸上受到的阻轉(zhuǎn)矩也增大。 為了使天線能繼續(xù)跟蹤飛機(jī)， 希望電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n保持不變。 但實(shí)際上， 電動(dòng)機(jī)在阻轉(zhuǎn)矩增大時(shí)， 如果電樞電壓保持不變， 其轉(zhuǎn)速必然下降， 這樣天線就會(huì)丟失目標(biāo)。為此就要求通過自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用使電樞電壓升高， 以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 使它回到原來的轉(zhuǎn)速n

40、。 顯然， 要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的速度控制， 就要了解電動(dòng)機(jī)在電樞電壓Ua不變時(shí)， 轉(zhuǎn)速隨負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩(或電磁轉(zhuǎn)矩)變化的規(guī)律。 表征這個(gè)規(guī)律的曲線稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。,由式(3 - 20),可知， 在電樞電壓Ua一定的情況下， 由于勵(lì)磁電壓Uj固定不變， 磁通=常數(shù)， 所以式(3 - 20) 的右邊除了電磁轉(zhuǎn)矩T以外都是常數(shù)。 因此轉(zhuǎn)速n是電磁轉(zhuǎn)矩T的線性函數(shù)， 這樣式(3 - 20)可表示為一個(gè)直線方程:,(3 - 22),由機(jī)械特性表示式(3 - 22)可知, n0是電磁轉(zhuǎn)矩T=0 時(shí)的轉(zhuǎn)速。 前面已經(jīng)指出， 電動(dòng)機(jī)本身具有空載損耗所引起的阻轉(zhuǎn)矩T0， 因此即使空載(即負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=0)時(shí)， 電機(jī)

41、的電磁轉(zhuǎn)矩也不為零， 只有在理想條件下， 即電機(jī)本身沒有空載損耗時(shí)才可能有T=0， 所以對(duì)應(yīng)T=0 時(shí)的轉(zhuǎn)速n0 稱為理想空載轉(zhuǎn)速。,Td是轉(zhuǎn)速n=0 時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。 它是在電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩， 所以稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。 機(jī)械特性的斜率k可表示為n/T(T是轉(zhuǎn)矩增量， n是與T對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速增量)， 如圖 3 - 11 所示。 因此k值表示電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩變化所引起的轉(zhuǎn)速變化程度。 k大即n/T大， 則對(duì)應(yīng)同樣的轉(zhuǎn)矩變化， 轉(zhuǎn)速變化大， 電機(jī)的機(jī)械特性軟； 反之， 斜率k小， 機(jī)械特性就硬。 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中， 希望電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性硬一些。,以上討論的是在某一電樞電壓Ua時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 在不同的電

42、樞電壓下， 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性將有所改變。 從理想空載轉(zhuǎn)速n0和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Td的表示式可以看出， n0和Td都和電樞電壓Ua成正比。 而斜率k和電樞電壓Ua無關(guān)。 所以對(duì)應(yīng)不同的電樞電壓Ua可以得到一組相互平行的機(jī)械特性，如圖3-12 所示。 電樞電壓Ua越大， 曲線的位置越高。,圖 3 - 11 直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,圖 3 - 1 不同控制電壓時(shí)直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性,從式(3 - 22)可以看出， 電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的斜率k與電樞電阻Ra成正比。 電樞電阻Ra大， 斜率k也大， 機(jī)械特性就軟； 電樞電阻小， 斜率k也小， 機(jī)械特性就硬。 因此總希望電樞電阻Ra數(shù)值小， 這樣機(jī)械特性就硬。,當(dāng)

43、直流電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中使用時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電樞電壓Ua是由系統(tǒng)中的放大器供給的。放大器是有內(nèi)阻的， 因此， 對(duì)于電動(dòng)機(jī)來說，放大器可以等效成一個(gè)電勢源Ei和其內(nèi)阻Ri的串聯(lián)。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞回路如圖3-13所示，電樞回路的電壓平衡方程式可寫成 Ei=IaRi+Ua=Ea+Ia(Ra+Ri),上式表示， 放大器的內(nèi)阻Ri所起的作用和電動(dòng)機(jī)電樞內(nèi)阻Ra相同。 因此放大器內(nèi)阻的加入必定使電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟。 這時(shí)機(jī)械特性的斜率應(yīng)該是,電動(dòng)機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速為,這樣， 便可以作出放大器內(nèi)阻Ri不同值的機(jī)械特性， 如圖 3 - 14 所示。 可見， 放大器內(nèi)阻越大， 機(jī)械特性越軟。 因此總希望降低放大器

44、的內(nèi)阻， 以改善電動(dòng)機(jī)的特性。,圖 3 - 13 放大器等效成電勢源和其內(nèi)阻串聯(lián)時(shí)的電樞回路,圖 3 - 14 放大器的內(nèi)阻對(duì)直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的影響,由于電動(dòng)機(jī)軸上輸出的是輸出轉(zhuǎn)矩T2, 而不是電磁轉(zhuǎn)矩T，同時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩是在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部， 不能直接進(jìn)行測量，因此，在實(shí)際工作中經(jīng)常測量的不是轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩T變化的曲線，而是轉(zhuǎn)速n隨輸出轉(zhuǎn)矩T2變化的曲線。 這條n=f(T2)曲線稱為輸出轉(zhuǎn)矩的機(jī)械特性。 下面我們討論如何通過試驗(yàn)來繪制n=f(T2)曲線。,如果現(xiàn)場有測量轉(zhuǎn)矩的設(shè)備， 則可直接測出一組n、 T2數(shù)據(jù)， 從而作出n=f(T2)曲線。 如果沒有測量轉(zhuǎn)矩的設(shè)備， 則可測量電動(dòng)機(jī)的電樞

45、電流、 電樞電阻、 轉(zhuǎn)速并經(jīng)過簡單的計(jì)算， 間接測出n=f(T2)曲線。 下面我們加以說明。 首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的一組(n,Ia)數(shù)據(jù)， 作n=f(Ia)曲線， 然后將Ia的坐標(biāo)值乘上CT， 便得到n=f(T)曲線。,那末， CT的數(shù)值將如何決定? 首先用電橋或伏安法測量電樞電阻Ra(量測4個(gè)具有不同轉(zhuǎn)子位置時(shí)的電阻值， 再取其平均值)， 并將空載時(shí)測得的轉(zhuǎn)速n0、 電樞電流Ia0 以及Ra值代入式(3 - 11)， 得,由此解出Ce， 再根據(jù)式(3 - 4),圖 3 - 15 用輸出轉(zhuǎn)矩表示的機(jī)械特性,3.7.2 調(diào)節(jié)特性 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，為了控制伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 就需要知道電動(dòng)機(jī)在帶了負(fù)

46、載以后， 轉(zhuǎn)速隨控制信號(hào)變化的情況。 也就是要知道， 電動(dòng)機(jī)在帶了負(fù)載以后， 加多大的控制信號(hào)， 電動(dòng)機(jī)能轉(zhuǎn)動(dòng)起來； 加上某一大小的控制信號(hào)時(shí)， 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為多少。電動(dòng)機(jī)在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下， 穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化的關(guān)系稱為電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性。,1. 負(fù)載為常數(shù)時(shí)的調(diào)節(jié)特性 仍以直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)天線旋轉(zhuǎn)為例來說明電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性。 在不刮風(fēng)或風(fēng)力很小時(shí)， 電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩主要是動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩TL加上電機(jī)本身的阻轉(zhuǎn)矩T0， 所以電動(dòng)機(jī)的總阻轉(zhuǎn)矩Ts=TL+T0。 在轉(zhuǎn)速比較低的條件下， 可以認(rèn)為動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速無關(guān)，是不變的。 因此， 總阻轉(zhuǎn)矩Ts是一個(gè)常數(shù)。 由式(3 - 21)：,可知， 當(dāng)總阻轉(zhuǎn)

47、矩Ts為常數(shù)時(shí)， n=f(Ua)是一個(gè)線性函數(shù)， 是一個(gè)直線方程， 直線的斜率為1/(Ce)。 當(dāng)n=0時(shí)，,因此， 電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性如圖 3 - 16 所示。,(3-23),圖 3 - 16 直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性,由圖 3 - 16 可知， 如果縱坐標(biāo)右移至Ua0 ， 則n與Ua成正比關(guān)系， 其物理意義可以用兩個(gè)平衡關(guān)系來說明。 我們已知， 當(dāng)UaUa0 時(shí)， T=Ts不變， 故式(3 - 23)為,由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變， 所以電磁轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)的電樞電流Ia也不變， 因此Ua改變時(shí)，電樞內(nèi)壓降IaRa不變， 它始終等于Ua0 。 這樣， 電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程式變?yōu)?Ua=Ea+IaRa=Ea+

48、Ua0 或 Ua-Ua0 =Ea=Cen,此式表示， 若以Ua0 為坐標(biāo)原點(diǎn)， 其橫坐標(biāo)實(shí)際上表示了反電勢Ea, 又Ean, 這樣， nEa的關(guān)系就是通過原點(diǎn)Ua0 、 斜率為Ce的一條直線。 顯然nUa的關(guān)系就變成不通過原點(diǎn)O， 而是通過Ua0 的同一條直線了。,此式表示， 若以Ua0 為坐標(biāo)原點(diǎn)， 其橫坐標(biāo)實(shí)際上表示了反電勢Ea, 又Ean, 這樣， nEa的關(guān)系就是通過原點(diǎn)Ua0 、 斜率為Ce的一條直線。 顯然nUa的關(guān)系就變成不通過原點(diǎn)O， 而是通過Ua0 的同一條直線了。,圖 3 - 17 直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性曲線組,2. 可變負(fù)載時(shí)的調(diào)節(jié)特性 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中， 電動(dòng)機(jī)的負(fù)載

49、多數(shù)情況下是不變的， 但有時(shí)也遇到可變負(fù)載。 例如當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩是由空氣摩擦造成的阻轉(zhuǎn)矩時(shí)， 則轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而增加， 并且轉(zhuǎn)速越高， 轉(zhuǎn)矩增加得越快。 轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的大致情況如圖 3 - 18 所示。,圖 3 - 18 空氣阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系,在變負(fù)載的情況下， 調(diào)節(jié)特性不再是一條直線了。 這是因?yàn)椋?在不同轉(zhuǎn)速時(shí)， 由于阻轉(zhuǎn)矩Ts不同， 相應(yīng)的電樞電流Ia=Ts/(CT)也不同。從電壓平衡方程式可以看出，當(dāng)電樞電壓Ua改變時(shí)，電樞內(nèi)阻上的電壓降IaRa不再保持為常數(shù)，因此反電勢Ea的變化不再與電樞電壓Ua的變化成正比。由于隨著轉(zhuǎn)速的增加， 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增量愈來愈大，電阻壓降IaRa的增量也越來

50、越大， 因而Ea的增量越來越小，而Ean, 所以隨著控制信號(hào)的增加，轉(zhuǎn)速n的增量越來越小，這樣Ua和n的關(guān)系便如圖3-19所示。當(dāng)然曲線 nUa的具體形狀還與負(fù)載特性TLn的形狀有關(guān)，但總的趨向是一致的。,圖 3 - 19 可變負(fù)載時(shí)的調(diào)節(jié)特性,實(shí)際工作中， 常常用實(shí)驗(yàn)的方法直接測出電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性。 此時(shí)電機(jī)和負(fù)載耦合， 并由放大器提供信號(hào)電壓。 在實(shí)驗(yàn)中測出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n隨放大器輸入電壓U1變化的曲線，因此所得到的是帶有放大器的直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性曲線。,3. 直流伺服電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性 從直流伺服電動(dòng)機(jī)理想的調(diào)節(jié)特性來看， 只要控制電壓Ua足夠小， 電機(jī)便可以在很低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。

51、但是實(shí)際上， 當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在幾轉(zhuǎn)每分到幾十轉(zhuǎn)每分的范圍內(nèi)時(shí)， 其轉(zhuǎn)速就不均勻， 就會(huì)出現(xiàn)一周內(nèi)時(shí)快、 時(shí)慢， 甚至?xí)和Ｒ幌碌默F(xiàn)象， 這種現(xiàn)象稱為直流伺服電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性。 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是：,(1) 低速時(shí)， 反電勢平均值不大， 因而齒槽效應(yīng)等原因造成的電勢脈動(dòng)的影響將增大， 導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩波動(dòng)比較明顯。 (2) 低速時(shí)， 控制電壓數(shù)值很小， 電刷和換向器之間的接觸壓降不穩(wěn)定性的影響將增大，故導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定性增加。 (3) 低速時(shí)， 電刷和換向器之間的摩擦轉(zhuǎn)矩的不穩(wěn)定性， 造成電機(jī)本身阻轉(zhuǎn)矩T0的不穩(wěn)定， 因而導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定。,直流伺服電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性將在控制系統(tǒng)中造

52、成誤差。 當(dāng)系統(tǒng)要求電動(dòng)機(jī)在這樣低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)， 就必須在系統(tǒng)的控制線路中采取措施， 使其轉(zhuǎn)速平衡；或者選用低速穩(wěn)定性好的直流力矩電動(dòng)機(jī)或低慣量直流電動(dòng)機(jī)。,3.8 直流伺服電動(dòng)機(jī)在過渡過程中的工作狀態(tài),3.8.1 發(fā)電機(jī)工作狀態(tài) 設(shè)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速n1驅(qū)動(dòng)天線跟蹤飛機(jī)， 這時(shí)它的電樞電壓為Ua1 ，反電勢為Ea1 ，電樞電流為Ia1 ， 轉(zhuǎn)速為n1。 為了便于在以后的分析中辨別上述各量的方向， 規(guī)定： 各個(gè)量的實(shí)際方向如果與圖 3 - 20 表示的方向一致時(shí)， 數(shù)值為正； 反之， 數(shù)值為負(fù)。,由于現(xiàn)在主要研究電機(jī)的工作狀態(tài)， 為了分析簡便， 可先不考慮放大器的內(nèi)阻， 這時(shí)電樞回路的電壓平衡

53、方程式為 Ua1 =Ea1 +Ia1 Ra 式中, Ua1 Ea1 。,如果飛機(jī)的航速突然下降， 為了使天線繼續(xù)跟蹤飛機(jī)，就要求驅(qū)動(dòng)天線的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降到n2， 因而控制系統(tǒng)加到電機(jī)電樞兩端的電壓需立即降為Ua2，但是由于電機(jī)本身和負(fù)載均具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 轉(zhuǎn)速不能馬上下降。反電勢仍為Ea1，此時(shí)電樞電壓已經(jīng)變化，所以電樞電流就隨之變化。如果忽略電樞繞組的電感， 則電壓平衡方程式應(yīng)為 Ua2 =Ea1 +Ia2 Ra (3 - 24),如果這時(shí)電樞電壓Ua2 Ea1 ， 那末由式(3 - 24)可知， 為了使電壓平衡， Ia2 應(yīng)為負(fù)值， 這表示Ia2 的方向與圖 3 - 20 中所示Ia1

54、 的方向相反。 并且電磁轉(zhuǎn)矩的方向也隨Ia方向改變而改變。 這時(shí)電機(jī)中各個(gè)量的實(shí)際方向如圖3 - 21 所示。,這時(shí)，電勢Ea1 和電樞電流Ia2 方向一致， 而電磁轉(zhuǎn)矩T的方向和轉(zhuǎn)速n1相反， 變成了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 可見此時(shí)電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 由于電磁轉(zhuǎn)矩的制動(dòng)作用， 使電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降， 因而電勢Ea下降。 當(dāng)它下降到小于Ua2 時(shí)， 電機(jī)又回到電動(dòng)機(jī)狀態(tài)， 直到轉(zhuǎn)速下降到n2時(shí)， 電動(dòng)機(jī)便達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。,由此可見， 過渡過程中電機(jī)所處的發(fā)電機(jī)狀態(tài)加快了電機(jī)轉(zhuǎn)速的衰減過程， 提高了系統(tǒng)的快速性， 這正是系統(tǒng)所需要的。 但是當(dāng)電動(dòng)機(jī)由晶閘管供電時(shí)， 由于晶閘管不允許流過反方向的電流， 電機(jī)

55、就不可能產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 在這種情況下， 可以在電機(jī)的電樞兩端并聯(lián)一電阻， 以構(gòu)成回路， 如圖 3 - 22 所示， 但這種方法的缺點(diǎn)是當(dāng)電機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)， 電阻R上要消耗一部分能量。,圖 3 - 20 直流電機(jī)各個(gè)量的正方向,圖 3 - 21 直流電機(jī)的發(fā)電機(jī)狀態(tài),圖 3 - 22 晶閘管供電時(shí)電樞兩端的并聯(lián)電阻,3.8.2 反接制動(dòng)工作狀態(tài) 設(shè)電機(jī)帶動(dòng)天線跟蹤飛機(jī)自西向東旋轉(zhuǎn)， 如果在戰(zhàn)斗中這架飛機(jī)已經(jīng)被擊落， 需要跟蹤另一架反方向飛行的敵機(jī)， 那末就要求驅(qū)動(dòng)天線的電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 為此， 控制系統(tǒng)便輸給電機(jī)一個(gè)反方向的信號(hào)電壓Ua3 。 但是由于電機(jī)本身及其負(fù)載有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，所以電機(jī)還暫時(shí)

56、維持原來的轉(zhuǎn)速n1。 此時(shí)， 電機(jī)的感應(yīng)電勢Ea1 不變， 但是電樞電壓已經(jīng)反向， 變成與Ea1 同方向。 因而電樞電流Ia3 和電磁轉(zhuǎn)矩T也隨著反向， 如圖 3 - 23 所示(此圖要與圖 3 - 20 對(duì)比著理解)。,圖 3 - 23 直流電機(jī)的反接制動(dòng)狀態(tài),在這種情況下， 電機(jī)既不處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，又不處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)， 它的工作特點(diǎn)是： (1) 由于Ua3 和Ea1同方向加于電樞回路，所以電樞電流Ia3很大。 (2) 電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且很大，因而使電機(jī)迅速制動(dòng)。 (3) 電機(jī)既吸收電能，又吸收機(jī)械能(轉(zhuǎn)速降低， 動(dòng)能減少)， 并全部變成電機(jī)的損耗， 其中主要是電樞銅耗。,因?yàn)槭怯秒姌?/p>

57、電壓反接的方法來制動(dòng)的， 所以電機(jī)的這種工作狀態(tài)叫作反接制動(dòng)狀態(tài)。 在反接制動(dòng)時(shí)， 電樞電流要比電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)大得多。 例如S221 直流電動(dòng)機(jī)， 在額定電壓 110 V、 額定電流 0.26 A運(yùn)行時(shí)， 如將其電樞電壓突然反向(仍為 110 V)， 則瞬時(shí)電流可大于 2 A。 因此， 在設(shè)計(jì)放大器時(shí)， 必須考慮電機(jī)在反接制動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的電流最大值。,圖 3 24 直流電機(jī)的動(dòng)能制動(dòng)狀態(tài),3.8.3 動(dòng)能制動(dòng)狀態(tài) 如果上述的天線控制系統(tǒng)在完成戰(zhàn)斗任務(wù)之后，需要停轉(zhuǎn)時(shí)，那末，控制系統(tǒng)輸給電機(jī)的信號(hào)電壓就馬上降為零，并將電樞兩端短接。 這種情況下電機(jī)所處的狀態(tài)也屬于上述的發(fā)電機(jī)狀態(tài)， 只是Ua2 =

58、0。此時(shí)電壓平衡方程式為 0=Ea+IaRa 它表示電機(jī)處于發(fā)電機(jī)短路的工作狀態(tài)， 如圖 3 - 24 所示。,由于此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸下降。 因?yàn)閁a2 =0， 故最后電機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為 0。 這種運(yùn)行方式是利用了電動(dòng)機(jī)原來積蓄的動(dòng)能來發(fā)電， 以產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行制動(dòng)的， 所以叫作動(dòng)能制動(dòng)。,3.9 直流伺服電動(dòng)機(jī)的過渡過程,為了分析控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性， 不僅需要知道電機(jī)在過渡過程中的工作狀態(tài)， 而且還要進(jìn)一步了解電機(jī)的轉(zhuǎn)速、 轉(zhuǎn)矩、 電流、 功率等物理量在過渡過程中隨時(shí)間變化的規(guī)律， 以及過渡過程時(shí)間和電機(jī)參數(shù)的關(guān)系。,產(chǎn)生過渡過程的原因， 主要是電機(jī)中存在兩種慣性： 機(jī)械慣性和電磁慣性。 如上一節(jié)所述當(dāng)電樞電壓突然改變時(shí)， 由于電機(jī)和負(fù)載有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 轉(zhuǎn)速不能突變， 需要有一個(gè)漸變的過程， 才能達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)， 因此轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是造成機(jī)械過渡過程